旋转机械振动监测系统设计(附件)【字数：17909】
摘 要本毕业设计是通过WINCC-FLEXIBLE对旋转机械振动系统进行实时可视化的监测，是面对当前在工业生产领域广泛使用的机械振动设备的研究。其主要可以分为机械振动的原理分析部分，尤其是振动信号是对振动信号的采集以及预处理分析；对传感器类型的选用以及对相关实验数据的采集；对PLC硬件设备及程序仿真的学习，尤其是对西门子PLC的深入了解；对人机界面组态的软件系统（WINCC-FLEXIBLE）的实验设计与数据组态仿真的可视化实现。此外，对绘图软件（如CAD）的使用也进行了一定的研究。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题的研究背景及意义 1
1.2 课题的国内外研究现状 1
1.3 本论文的主要研究内容 2
第二章 旋转机械振动监测系统设计分析 3
2.1机械振动简介 3
2.2机械振动监测系统构成 3
2.3机械振动分类 3
2.4振动监测测试信号的采集 3
2.5 振动信号的预处理 4
第三章 振动检测传感器分析 6
3.1传感器简介 6
3.2传感器的分类 6
3.3传感器的基本特性 6
3.3.1传感器的静态特性 6
3.3.2传感器的动态特性 9
3.4振动监测传感器的选择 13
3.4.1电涡流式位移传感器 14
3.4.2压电式加速度传感器 15
3.4.3速度传感器 15
3.4.4机械振动传感器的选择 15
3.5电涡流式位移传感器实验分析 16
3.5.1实验设备CSY998传感器实验仪简介 16
3.5.2实验目的 16
3.5.3实验的工作原理 16
3.5.5实验设计 18
第四章 基于PLC的旋转机器振动监测系统设计 19
4.1PLC介绍 19
4.1.1PLC工作原理 19
4.1.2PLC构成 19
4.1.3PLC分类 20
4.1.4PLC选型 20
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
4.2 PLC设计图 23
4.2.1监测框图设计 23
4.2.2传感器信号检测程序 24
4.2.3与外部通信程序图 25
4.2 WINCCFLEXIBLE人机界面分析 26
4.2.1人机界面（HUMANMACHINE INTERFACE,简称HMI） 26
4.2.2WINCCFLEXIBLE分析 27
4.2.3WINCCFLEXIBLE安装要求 30
4.3 WINCCFLEXIBLE工程项目设计 32
第五章 总结与展望 35
5.1总结 35
5.2展望 35
致 谢 36
参考文献 37
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1656～1657年，来自荷兰的物理学家 C.惠更斯第一次提出物理摆的振动理论，并设计出了单摆机械钟。避免共振是20世纪初，人们在机械振动领域所研究的问题，所以，机械振动所研究的重点是机械结构的固有频率和机械振型的确定。1921年，德国的H.霍尔泽首次提出解决轴系扭转振动的固有频率和振型的计算方法。到30年代，机械振动的研究方向由线性振动逐步拓展到非线性振动。自50年代以来，机械振动的研究从规则的振动发展到要用概率和统计的方法才能描述其规律的不规则振动──随机振动。随着自动控制理论和电子计算机技术的发展，一直颇觉计算困难的多自由度系统的相关问题，迎刃而解。伴随着振动理论和科学实验技术的发展，振动分析成为了机械设计中的一种重要工具。
振动是内部系统相互作用的结果，是一种物体外形或状态随着时间往复变化的过程。目前多数工厂中的大部分机械设备都是旋转机械，其主要覆盖了机械制造、动力、电力、化工、冶金等重工业领域。就多数旋转机械而言，一般都具有较高的转速，所以，当今的机械振动领域迫切需要故障诊断技术的同时俱进。例如，重工业领域的大型轧钢机、机械领域的汽轮发电机等。
自二十世纪起，在高速发展的振动理论技术和工业设备生产技术，大大提高了广大机械设备的可使用性、可维修性、使用安全性等性能。出于机械设备自动性、复杂性、连续性的显著特点，某一微小部件的故障，可能将导致整个机械设备的工作停止，造成不可避免的经济损失，其情况严重时，国民经济将会产生巨大损失，更有甚者，会导致整个机械设备的严重损毁甚至是人员伤亡的事故。因此，对提高机械设备的安全性、延长机械设备的使用寿命而言，发展振动监测技术是尤其重要的。
振动监测技术与振动分析存在着不可分割的联系，对于避免经济损失、设备损毁、人员伤亡事故等问题上具有接触的贡献。高速发展的振动理论技术、网络技术及工业设备生产技术等都大大促进了机械设备振动监测技术的发展。极大程度的解决了机械设备的数据采集、数据分析、数据实践等问题，对机械设备的分析起到了极大的监测预防作用。
为了保证重工业领域中包含旋转机械的设备机组可以正常安全运行、压低设备机组的日常维修保养费用以及对设备机组利用率的提高等，旋转机械振动监测系统以及相关故障诊断技术的研究收到了广大研究学者和政府部门的高度重视。
1.2 课题的国内外研究现状
机械设备的运行状态大都是通过振动的形式传递出的，振动测试的部位主要是机械的转动部件、机壳、机箱等，所以旋转振动监测技术对于旋转机械设备的运行具有至关重要的作用。自二十世纪出开始，振动监测技术得到广泛的研究发展，并趋于完善，其主要的测量因素是位移、速度、加速度、声音等。振动测试技术的发展可以分为俩个阶段：一是、研究机械故障和诊断的分析阶段，其是以信号处理技术、传感器技术和动态测试技术为基础的；二是、机械振动测试与诊断阶段，其是以人工智能技术和网络智能话技术为基础的。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题的研究背景及意义 1
1.2 课题的国内外研究现状 1
1.3 本论文的主要研究内容 2
第二章 旋转机械振动监测系统设计分析 3
2.1机械振动简介 3
2.2机械振动监测系统构成 3
2.3机械振动分类 3
2.4振动监测测试信号的采集 3
2.5 振动信号的预处理 4
第三章 振动检测传感器分析 6
3.1传感器简介 6
3.2传感器的分类 6
3.3传感器的基本特性 6
3.3.1传感器的静态特性 6
3.3.2传感器的动态特性 9
3.4振动监测传感器的选择 13
3.4.1电涡流式位移传感器 14
3.4.2压电式加速度传感器 15
3.4.3速度传感器 15
3.4.4机械振动传感器的选择 15
3.5电涡流式位移传感器实验分析 16
3.5.1实验设备CSY998传感器实验仪简介 16
3.5.2实验目的 16
3.5.3实验的工作原理 16
3.5.5实验设计 18
第四章 基于PLC的旋转机器振动监测系统设计 19
4.1PLC介绍 19
4.1.1PLC工作原理 19
4.1.2PLC构成 19
4.1.3PLC分类 20
4.1.4PLC选型 20
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
4.2 PLC设计图 23
4.2.1监测框图设计 23
4.2.2传感器信号检测程序 24
4.2.3与外部通信程序图 25
4.2 WINCCFLEXIBLE人机界面分析 26
4.2.1人机界面（HUMANMACHINE INTERFACE,简称HMI） 26
4.2.2WINCCFLEXIBLE分析 27
4.2.3WINCCFLEXIBLE安装要求 30
4.3 WINCCFLEXIBLE工程项目设计 32
第五章 总结与展望 35
5.1总结 35
5.2展望 35
致 谢 36
参考文献 37
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1656～1657年，来自荷兰的物理学家 C.惠更斯第一次提出物理摆的振动理论，并设计出了单摆机械钟。避免共振是20世纪初，人们在机械振动领域所研究的问题，所以，机械振动所研究的重点是机械结构的固有频率和机械振型的确定。1921年，德国的H.霍尔泽首次提出解决轴系扭转振动的固有频率和振型的计算方法。到30年代，机械振动的研究方向由线性振动逐步拓展到非线性振动。自50年代以来，机械振动的研究从规则的振动发展到要用概率和统计的方法才能描述其规律的不规则振动──随机振动。随着自动控制理论和电子计算机技术的发展，一直颇觉计算困难的多自由度系统的相关问题，迎刃而解。伴随着振动理论和科学实验技术的发展，振动分析成为了机械设计中的一种重要工具。
振动是内部系统相互作用的结果，是一种物体外形或状态随着时间往复变化的过程。目前多数工厂中的大部分机械设备都是旋转机械，其主要覆盖了机械制造、动力、电力、化工、冶金等重工业领域。就多数旋转机械而言，一般都具有较高的转速，所以，当今的机械振动领域迫切需要故障诊断技术的同时俱进。例如，重工业领域的大型轧钢机、机械领域的汽轮发电机等。
自二十世纪起，在高速发展的振动理论技术和工业设备生产技术，大大提高了广大机械设备的可使用性、可维修性、使用安全性等性能。出于机械设备自动性、复杂性、连续性的显著特点，某一微小部件的故障，可能将导致整个机械设备的工作停止，造成不可避免的经济损失，其情况严重时，国民经济将会产生巨大损失，更有甚者，会导致整个机械设备的严重损毁甚至是人员伤亡的事故。因此，对提高机械设备的安全性、延长机械设备的使用寿命而言，发展振动监测技术是尤其重要的。
振动监测技术与振动分析存在着不可分割的联系，对于避免经济损失、设备损毁、人员伤亡事故等问题上具有接触的贡献。高速发展的振动理论技术、网络技术及工业设备生产技术等都大大促进了机械设备振动监测技术的发展。极大程度的解决了机械设备的数据采集、数据分析、数据实践等问题，对机械设备的分析起到了极大的监测预防作用。
为了保证重工业领域中包含旋转机械的设备机组可以正常安全运行、压低设备机组的日常维修保养费用以及对设备机组利用率的提高等，旋转机械振动监测系统以及相关故障诊断技术的研究收到了广大研究学者和政府部门的高度重视。
1.2 课题的国内外研究现状
机械设备的运行状态大都是通过振动的形式传递出的，振动测试的部位主要是机械的转动部件、机壳、机箱等，所以旋转振动监测技术对于旋转机械设备的运行具有至关重要的作用。自二十世纪出开始，振动监测技术得到广泛的研究发展，并趋于完善，其主要的测量因素是位移、速度、加速度、声音等。振动测试技术的发展可以分为俩个阶段：一是、研究机械故障和诊断的分析阶段，其是以信号处理技术、传感器技术和动态测试技术为基础的；二是、机械振动测试与诊断阶段，其是以人工智能技术和网络智能话技术为基础的。
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